一種電動汽車電池多迴路充電系統及其運行方法與流程
2024-01-29 10:49:15
本發明涉及電動汽車充放電技術領域，具體地說是一種電動汽車電池多迴路充電系統及其運行方法。
背景技術：
環境汙染、石油儲量有限及全球氣候變暖迫使人們在汽車動力系統領域尋求技術突破。汽車電動化技術因其顯著的節能減排效果、較低的使用成本以及便於維護等優點已經進入普及的初期階段。但是目前許多動力蓄電池存在能量低下、蓄電池一次充電速度較慢、電動汽車續駛裡程較短等問題。同時，動力電池的高效充電方法問題，也一直困擾著電動汽車的普及與應用。面對這種情況，對電動汽車蓄電池的充電問題進行研究，開發合理的充電系統，將具有重要的意義和應用價值。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種電動汽車電池多迴路充電系統及其運行方法，用於解決現有的電動車充電速度慢、效率低下的問題。
本發明解決其技術問題所採取的技術方案是：一種電動汽車電池多迴路充電系統，其特徵是，包括設置在動力蓄電池組總成盒內的多個獨立電池單元、電池管理裝置、多個絕緣隔板、車載電機、溫度傳感器和整車控制器；多個絕緣隔板分別設置在任意兩個相鄰的獨立電池之間，所述的電池管理裝置的控制端分別與獨立電池單元和車載電機相連，車載電機的控制端與絕緣隔板相連；電池管理裝置的信號輸出端與溫度傳感器相連，電池管理裝置的信號輸出端與整車控制器相連。
進一步地，所述的電池管理裝置包括主控制板和多個子控制板；
所述的子控制板與主控制板相連；
所述的主控制板包括主單片機電路及其外圍電路，用於接收各個子控制板採集到的電量信號、溫度信號，並給子控制板充放電的信號；
所述的子控制板包括數據採集電路，用於採集多個獨立電池單元的輸出電壓、輸出電流和溫度；
子單片機電路及其外圍電路，用於對數據採集電路採集到的信息進行處理並反饋給主控制板；
A/D轉換電路，用於對數據採集到的信息進行模數轉換成子單片機能識別的數據；
和繼電器電路，用於控制車載電機的啟停，從而控制絕緣隔板的動作；
所述數據採集電路的輸出端與A/D轉換電路的輸入端相連，A/D轉換電路的輸出端與子單片機電路的輸入端相連，所述子單片機電路的控制端與繼電器電路的輸入端相連，繼電器電路的輸出端與車載電機相連；
所述的主單片機電路與子單片機電路通過CAN總線相連。
進一步地，所述的動力蓄電池組總成盒為一箱體結構；在所述動力蓄電池組總成盒內豎直均勻地設置有多個阻隔板，用於將箱體結構分隔成多個用於盛放獨立電池單元的單元格；在動力蓄電池組總成盒的每個側面上均設置有通風口；
在動力蓄電池組總成盒的一側設置有矩陣型充電集成接口，充電集成接口由多個獨立電池單元的充電接口組成。
進一步地，所述的阻隔板的長度小於動力蓄電池組總成盒的長度，阻隔板與動力蓄電池組總成盒的側面之間留有空隙，用於設置絕緣隔板；在阻隔板的上側和下側分別設置有軌道槽；在阻隔板上矩陣設置有通孔；
所述的絕緣隔板通過軌道槽與阻隔板滑動連接；
設置所述單元格的容納體積大於獨立電池單元的體積。
進一步地，所述子控制板的數量與獨立電池單元的數量、單元格的數量相等。
一種電動汽車電池多迴路充電系統的運行方法，利用權利要求1至權利要求5所述的一種電動汽車電池多迴路充電系統，其特徵是，具體包括以下步驟：
步驟1)、子控制板採集每個獨立電池單元的輸出電壓和節點溫度；
步驟2)、主控制板將各個子控制板採集到的數據進行處理，計算母線總電壓、母線總電流、漏電流、過電流，判斷系統是否發生故障；
步驟3)、如果發生故障，主控制板通過CAN總線向整車控制器進行報警；如果沒有發生故障，則進行步驟4)操作；
步驟4)、主控制板根據獨立電池單元的電壓、電流和節點溫度信息，估算整個電池組的荷電狀態SOC；
步驟5)、如果主控制板估算出的荷電狀態SOC小於設定的SOC的最小值，則主控制板向整車控制器發送需要充電的信息，進行充電操作；
步驟6)、主控制板向子控制板發送充電信息，子控制板控制車載電機，拉動絕緣隔板，使得電池組劃分為多個獨立電池單元；
步驟7)、通過矩陣型充電集成接口同時對多個獨立電池單元進行充電；
步驟8)、如果主控制板估算出的荷電狀態SOC大於或等於設定的SOC的最大值，則主控制板向整車控制器發送停止充電的信息，進行停止充電操作；
步驟9)、主控制板向子控制板發送停止充電信息，子控制板控制車載電機，重新拉回絕緣隔板，使得多個獨立電池單元重新組成電池組，進行對汽車供電工作。
本發明的有益效果是：
本發明採用動力蓄電池組總成盒對多個獨立電池單元進行規劃，在任意兩個獨立電池單元之間設置有阻隔板和絕緣隔板，在阻隔板上設置有通孔，通孔與動力蓄電池組總成盒兩側的通風孔形成通風通道，便於散熱。
本發明的絕緣隔板可以將相鄰的兩個獨立電池單元進行絕緣阻隔，實現了電池組充電時多迴路充電，供電時單迴路供電，極大的提高了充電效率。
本發明對電動汽車車用電池組進行模塊化設計，將原有電池組整合為數個獨立電池單元，每個電池單位均可直接獨立進行充電操作。汽車運轉時，通過統一的電池管理系統將全部電池單元根據環境溫度、電池狀態及車輛需求，組成為一個整體供電動力輸出。在進行充電時，電池管理系統通過啟動絕緣隔板將電池組重新劃分為數個獨立電池單元，通過獨立的充電接口與外部充電裝置進行對接充電，從而將原汽車單一充電接口充電的方式改變為多接口同時充電，由於單個獨立電池單元容量大大小於整個電池組，因此通過多接口充電將有效減少電動汽車整體充電時間。
在電池的生產過程中，由於工藝材質上的差別同一批次出廠的同一型號電池也會有容量和內阻的差別，這使電池組的部分電池會先於其它電池達到充電截止電壓，電池組電量並沒有完全充滿；同樣的道理，放電的時候部分電池會先於其它電池達到放電截止電壓，電池組的能量並沒有完全利用，往往會使得電池的壽命比預期的要短得多。同時由於使用各單元獨立控制充電的模式，因此可有效控制整體電池組的均衡充電，並避免因各電池單元不一致性帶來的相互幹擾，有效提升電池使用壽命及充電效率。
電池管理系統可以對電池的電流、電壓、過電流、漏電流、溫度等數據進行處理，如果出現問題，則會上報給整車控制器，及時提醒使用人員進行處理。
附圖說明
圖1為本發明功能模塊連接示意圖；
圖2為本發明動力蓄電池組總成盒的立體結構示意圖；
圖3本發明阻隔板和絕緣隔板的結構示意圖；
圖4發明運行方法流程圖；
圖中：1、動力蓄電池組總成盒，11、通風口，2、充電集成接口，3、阻隔板，31、軌道槽，32、通孔，4、絕緣隔板。
具體實施方式
一種汽車電池多迴路充電系統，包括設置在動力蓄電池組總成盒內的多個獨立電池單元、多個阻隔板、多個絕緣隔板、車載電機和溫度傳感器，電池管理裝置和整車控制器。
如圖1所示，電池管理裝置的控制端分別與獨立電池單元和車載電機相連，車載電機的控制端與絕緣隔板相連；電池管理裝置的信號輸出端與溫度傳感器相連，電池管理裝置的信號輸出端與整車控制器相連。電池管理裝置包括主控制板和多個子控制板；
所述的子控制板與主控制板相連；
所述的主控制板包括主單片機電路及其外圍電路，用於接收各個子控制板採集到的電量信號、溫度信號，並給子控制板充放電的信號；
所述的子控制板包括數據採集電路，用於採集多個獨立電池單元的輸出電壓、輸出電流和溫度；
子單片機電路及其外圍電路，用於對數據採集電路採集到的信息進行處理並反饋給主控制板；
A/D轉換電路，用於對數據採集到的信息進行模數轉換成子單片機能識別的數據；
和繼電器電路，用於控制車載電機的啟停，從而控制絕緣隔板的動作；
所述數據採集電路的輸出端與A/D轉換電路的輸入端相連，A/D轉換電路的輸出端與子單片機電路的輸入端相連，所述子單片機電路的控制端與繼電器電路的輸入端相連，繼電器電路的輸出端與車載電機相連；
所述的主單片機電路與子單片機電路通過CAN總線相連。
如圖2所示，動力蓄電池組總成盒1為箱體結構；在動力蓄電池組總成盒內豎直均勻地設置有多個阻隔板3，用於將箱體結構分隔成多個用於盛放獨立電池單元的單元格；設置所述單元格的容納體積大於獨立電池單元的體積，便於散熱。阻隔板3的長度小於動力蓄電池組總成盒的長度，阻隔板3與動力蓄電池組總成盒的側面之間留有空隙，用於設置絕緣隔板4。在動力蓄電池組總成盒的左右兩個側面上設置有通風口11，在動力蓄電池組總成盒的前側設置有矩陣型充電集成接口2，充電集成接口由多個獨立電池單元的充電接口組成。
如圖3所示，在阻隔板3的上側和下側分別設置有軌道槽31；在阻隔板上矩陣設置有通孔32；絕緣隔板4通過軌道槽31與阻隔板滑動連接。
子控制板的數量與獨立電池單元的數量、單元格的數量相等。
如圖4所示，一種電動汽車電池多迴路充電系統的運行方法，利用一種電動汽車電池多迴路充電系統，具體包括以下步驟：
步驟1)、子控制板採集每個獨立電池單元的輸出電壓和節點溫度；
步驟2)、主控制板將各個子控制板採集到的數據進行處理，計算母線總電壓、母線總電流、漏電流、過電流，判斷系統是否發生故障；
步驟3)、如果發生故障，主控制板通過CAN總線向整車控制器進行報警；如果沒有發生故障，則進行步驟4)操作；
步驟4)、主控制板根據獨立電池單元的電壓、電流和節點溫度信息，估算整個電池組的荷電狀態SOC；
步驟5)、如果主控制板估算出的荷電狀態SOC小於設定的SOC的最小值，則主控制板向整車控制器發送需要充電的信息，進行充電操作；
步驟6)、主控制板向子控制板發送充電信息，子控制板控制車載電機，拉動絕緣隔板，使得電池組劃分為多個獨立電池單元；
步驟7)、通過矩陣型充電集成接口同時對多個獨立電池單元進行充電；
步驟8)、如果主控制板估算出的荷電狀態SOC大於或等於設定的SOC的最大值，則主控制板向整車控制器發送停止充電的信息，進行停止充電操作；
步驟9)、主控制板向子控制板發送停止充電信息，子控制板控制車載電機，重新拉回絕緣隔板，使得多個獨立電池單元重新組成電池組，進行對汽車供電工作。
一種電動汽車電池多迴路充電系統的運行方法中主控制板處理數據的方法可採用現有的方法，在此就不再贅述。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。